(57)【要約】【課題】  複数の狭帯域化手段を持つことなく、安価にかつコンパクトに複数の波長を同時に、かつ安定に発生させること。【解決手段】  狭帯域化モジュール内の光路中に、反射ミラー６ａ，６ｂがレーザのビームを二分割するように挿入される。ミラー６ａ，６ｂにより反射されたビーム８，７は、グレーティング５に角度θ1 ，θ2 で入射し、入射したビーム７，８はグレーティング５の回折効果により、波長λ１，λ２を中心に狭帯域化された光としてチャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。ミラー６ａ，６ｂの設置角度を調整することにより、出力される波長λ１、λ２を変化させることができる。また、ミラー６に代え、グレーティング５、プリズム４、出力ミラー３を分割してもよい。さらに、狭帯域化モジュールの光路中にウェッジ基板を挿入するようにしてもよい。【選択図】          図１
2006269628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザであって、
狭帯域化部のレーザ光路上に反射ミラーが設置され、
その反射ミラーは少なくとも２分割されていて、分割された各面がレーザ光路上に有り、
前記各分割面の境界線は、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行又は直交し、
前記各分割面は、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行な仮想的回転軸を中心にそれぞれ独立に可動である
ことを特徴とする狭帯域エキシマレーザ装置。
【請求項２】
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザであって、
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングと反射ミラーとを含む狭帯域化部の当該ミラーの曲率を調整する手段を有し、
当該手段は、グレーティング回折面に形成された多数の溝と平行な方向には曲率をほとんど与えないように、上記ミラーに曲率を与える
ことを特徴とする狭帯域エキシマレーザ装置。
【請求項３】
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザであって、
レーザビーム光軸と直交する方向のビーム断面の一部のみが入射して透過する光学素子を有し、該光学素子の光入射面と透過面が互いに平行ではなく、その光学素子の屈折率と当該光学素子周辺空間の屈折率の値は異なっている
ことを特徴とする狭帯域エキシマレーザ。
【請求項４】
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザであって、
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部のグレーティングは少なくとも２分割されていて、分割された各面がレーザ光路上に有り、
前記各分割面の境界線は、当該グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行又は直交し、
前記各分割面は、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行な仮想的回転軸を中心にそれぞれ独立に可動である
ことを特徴とする狭帯域エキシマレーザ装置。
【請求項５】
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザであって、
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部のグレーティングの回折面の曲率を調整する手段を有し、
当該手段はグレーティング回折面に形成された多数の溝と平行な方向には曲率をほとんど与えないように、上記回折面へ曲率を与える
ことを特徴とする狭帯域エキシマレーザ装置。
【請求項６】
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザであって、
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部のいずれかのプリズムは少なくとも２分割されていて、分割された各部分がレーザ光路上に有り、  前記各分割部分の境界面は、当該グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行又は直交し、
前記各分割部分は、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行な仮想的回転軸を中心にそれぞれ独立に可動であることを特徴とする狭帯域エキシマレーザ装置。
【請求項７】
少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザであって、
レーザチャンバを間に挟んで狭帯域化部の反対側にレーザ光出射用ミラーを有し、
当該ミラーは少なくとも２分割されていて、分割された各面がレーザ光路上に有り、
前記各分割面の境界線は、当該グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行又は直交し、
前記各分割面は、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行な仮想的回転軸を中心にそれぞれ独立に可動であることを特徴とする狭帯域エキシマレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭帯域発振するレーザ装置から２波長以上の異なる中心波長を持ち、それぞれが狭帯域化されたレーザ光を出力することができる多波長発振狭帯域エキシマレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩの製造に必要な焦点深度を確保するために、同一光軸上の異なる位置に結像する複数の像を重ね合わせるいわゆる多重結像露光法が用いられてきた。
多重露光を実現するために、複数の波長よりなる露光光を用いた方法が採用されてきた。露光される基板表面に段差がある場合に各段の高さに焦点を有する波長の光を狭帯域エキシマレーザ装置から出力させる露光方法が特許文献１に記載されている。
狭帯域エキシマレーザ装置から複数の波長を発生させるために、大別して２つの手段が存在している。
ひとつは所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を同時に実現するものである。
もうひとつは、所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を交互に実現するものである。
前者は特許文献１，２，３に開示され、後者は特許文献２，３に開示されている。
また、特許文献４には、プリズムを回転させて、波長制御を行う技術が記載され、また、特許文献５には、波長検出手段について記載されている。
【特許文献１】特公平５−８８５３１号公報
【特許文献２】特許第２６１９４７３号公報
【特許文献３】特許第３３２５３５０号公報
【特許文献４】特許第２６３１５５４号公報
【特許文献５】特開平６−１８８５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上のように、狭帯域エキシマレーザ装置から複数の波長を発生させる方法としては、波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を同時に実現するものと、交互に実現するものが知られている。
このうち、所定の波長λ１を中心とする狭帯域発振と、他の異なる波長λ２の少なくとも２つの波長を中心とする狭帯域発振を同時に実現する場合には、例えば上記特許文献２に記載されるように複数の狭帯域化手段を必要とし、構成が複雑となり、また装置も大型化するといった問題があった。
一方、レーザ光を被照射体に照射する際、被照射体に一括してレーザ光を照射する方法と、光源を被照射体上でスキャンして照射する方法が用いられているが、この内、光源を被照射体上でスキャンして照射する場合には、複数の波長を同時に発生させないと、スキャン回数が増加し、スループットが低下するといった問題がある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の第１の目的は、複数の狭帯域化手段を持つことなく、安価にかつコンパクトに複数の波長を同時に発生させることができ、また、同時発振する複数波長の光のエネルギーレベルを略同等とすることができる。  また、本発明の第２の目的は、発生させた複数の波長の光の出力と波長を安定に提供できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザにおいて、狭帯域化部のレーザ光路上に反射ミラーを設置し、その反射ミラーを少なくとも２分割し、分割された各面がレーザ光路上に有るように配置する。
そして、前記各分割面の境界線を、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行又は直交させ、前記各分割面を、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行な仮想的回転軸を中心にそれぞれ独立に可動とする。
（２）少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザにおいて、プリズムビームエキスパンダとグレーティングと反射ミラーとを含む狭帯域化部の当該ミラーの曲率を調整する手段を設ける。
上記手段は、グレーティング回折面に形成された多数の溝と平行な方向には曲率をほとんど与えないように、上記ミラーに曲率を与える。
（３）少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザおいて、レーザビーム光軸と直交する方向のビーム断面の一部のみが入射して透過する光学素子を設ける。
上記光学素子の光入射面と透過面が互いに平行ではなく、その光学素子の屈折率と当該光学素子周辺空間の屈折率の値は異なっている。
（４）少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザにおいて、少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部のグレーティングを少なくとも２分割し、分割された各面がレーザ光路上に有るように配置する。
上記各分割面の境界線は、当該グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行又は直交し、前記各分割面は、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行な仮想的回転軸を中心にそれぞれ独立に可動とする。
（５）少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザにおいて、少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部のグレーティングの回折面の曲率を調整する手段を設ける。
上記手段はグレーティング回折面に形成された多数の溝と平行な方向には曲率をほとんど与えないように、上記回折面へ曲率を与える。
（６）少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザにおいて、少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部のいずれかのプリズムを少なくとも２分割し、分割された各部分がレーザ光路上に有るように配置する。
上記各分割部分の境界面は、当該グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行又は直交し、前記各分割部分は、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行な仮想的回転軸を中心にそれぞれ独立に可動である。
（７）少なくともプリズムビームエキスパンダとグレーティングとを含む狭帯域化部を有する狭帯域エキシマレーザにおいて、レーザチャンバを間に挟んで狭帯域化部の反対側にレーザ光出射用ミラーを有し、当該ミラーを少なくとも２分割し、分割された各面がレーザ光路上に有るように配置する。
上記各分割面の境界線は、当該グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行又は直交し、上記各分割面は、前記グレーティングの回折面に形成された多数の溝と平行な仮想的回転軸を中心にそれぞれ独立に可動である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）狭帯域化部の反射ミラー、グレーティング、プリズム、レーザ光出射用ミラーを少なくとも２分割し、それぞれ独立に可動としたので、レーザビームを上記分割数に応じた数に分割することができ、分割された各ビームのグレーティングへの入射角を変えることができる。
このため、複数の狭帯域化手段を設けることなく、安価にかつコンパクトにレーザ装置から複数の波長を発生させることができる。また、上記反射ミラー、グレーティング、プリズム、レーザ光出射用ミラーの設置角度を変更することにより、発生する複数の波長を独立して調整することができる。
さらに、上記反射ミラー、グレーティング、プリズム、レーザ光出射用ミラーを移動させ、レーザビームに対する上記分割位置を変えることにより、発生する複数の波長のエネルギー比を調整することもできる。
このため、複数の異なる波長からなる光を安価でかつコンパクトな装置を用いて、安定に発生させることが可能となり、本発明による狭帯域エキシマレーザを投影露光装置の光源に用いることにより、多重露光法によるＬＳＩ等の製造に際し、必要な焦点深度を確保することができる。
また、上記のように反射ミラー、グレーティングを分割せずに、反射ミラー、グレーティングの曲率を変えるようにしても、同様の効果が得られる。
（２）狭帯域化部に、レーザビーム光軸と直交する方向のビーム断面の一部のみが入射して透過する光入射面と透過面が互いに平行でない光学素子を設けることにより、レーザビームを光学素子の挿入数に応じた数に分割することができ、分割された各ビームのグレーティングへの入射角を変えることができる。
このため、上記と同様、複数の狭帯域化手段を設けることなく、安価にかつコンパクトにレーザ装置から複数の波長を発生させることができる。また、上記光学素子の設置角度を変更することにより、光学素子を透過するビームの波長を調整するすることができる。  さらに、上記光学素子のビーム内への挿入量を調整することにより、発生する複数の波長のエネルギー比を調整することもできる。
このため、上記と同様、複数の異なる波長からなる光を安価でかつコンパクトな装置を用いて、安定に発生させることが可能となり、本発明による狭帯域エキシマレーザを投影露光装置の光源に用いることにより、多重露光法によるＬＳＩ等の製造に際し、必要な焦点深度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は本発明の第１の実施例のエキシマレーザ光源の概略構成を示す図である。
本実施例の装置は、レーザガスを内部へ封入する金属製のレーザチャンバ１、その内部にある一対の主放電電極２、光共振器を構成する出力ミラー３及びグレーティング５、レーザチャンバ１内部から出射する光の幅を拡大するプリズムビームエキスパンダ４より構成されている。
レーザガスは、ＫｒＦエキシマレーザではＦ2 ，Ｋｒ，Ｎｅの混合ガス、ＡｒＦエキシマレーザではＦ2 ，Ａｒ，Ｎｅの混合ガスである。
一対の主放電電極２は、図１（ａ）では手前と奥側とにあり、奥側の電極は手前側電極の陰に隠れている。放電方向も図１（ａ）の紙面に直交する方向に発生する。なお、図示はしていないが、電極２へパルス高電圧を印加する電源を持つ。
【０００７】
出力ミラー３はフッ化カルシウム等の紫外線を透過する素材で作られている。このミラー３は部分透過ミラーであり、レーザチャンバ１内部から出射してミラー３へ入射する光の一部を透過し、残りをレーザチャンバ１内部へ反射する。グレーティング５は多数の平行な溝を持つエシェルタイプグレーティングである。
図１ (ａ) では、それらの溝が前記放電方向と平行となるように配置されている。このグレーティング５へ入射する光のうち、特定の波長を中心とする狭い波長帯域内の光が入射光とほぼ同一光軸に沿って選択的に強く反射される。出力ミラー３とグレーティング５との間を光が往復する間に放電中の一対の電極２間で光が増幅される。
プリズムビームエキスパンダ４は前記放電方向及びグレーティング５の溝形成方向に直交する方向へ光ビーム幅を拡大するように配置される。その個数は図１ (ａ) の２個に限定することなく前記波長選択の仕様（強く反射される波長帯域の狭さ）に応じて３個以上でもよい。以上の説明は公知の狭帯域エキシマレーザの構成に関する。
【０００８】
次に本発明の重要部品である反射ミラー６について説明する。
反射ミラー６は、例えば図示していない狭帯域化モジュール（少なくともグレーティング５、プリズムビームエキスパンダ４を内蔵する筐体）内の光路中に、レーザのビームを縦に二分割するように挿入される。なお、以下では、プリズムビームエキスパンダ４によるビーム拡大方向を縦と定義し、この方向のビーム長をビーム幅ＢＷという。
このミラー６を図１ (ａ) の上方から見ると、図１（ｂ）のように２枚の長方形のミラー６ａ，６ｂが６ｃで接している。なお、ミラー６の設置位置は、レーザチャンバ１とグレーティング５との間であればよく、図１はビームを拡大するために用いられる複数のプリズム４の間にミラー６を挿入した構成を示している。
ミラー６は平面ミラー６ａ、平面ミラー６ｂの２枚のミラーで構成され、ミラー６ａにより反射されたビーム８は、プリズム４を通り、グレーティング５に角度θ1 で入射する。入射したビーム８はグレーティング５の回折効果により、波長λ1 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラーよりレーザ光として取り出される。
【０００９】
また、ミラー６ｂにより反射されたビーム７は、同様にプリズム４を通り、グレーティング５に角度θ2 で入射する。入射したビーム７はグレーティング５の回折効果により、波長λ２を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
１波長発振の場合は、上記ミラー６ａ，６ｂの設置角度を調整し、ミラー６ａ，６ｂの反射面が同一平面上にあるようにする。これにより、ミラー６ａ及びミラー６ｂの反射光は、同一角度でグレーティング５に入射し、レーザ光源は一波長発振をする。
また、２波長発振をさせる場合には、ミラー６ａ又はミラー６ｂの両方、若しくはいずれか一方の設置角度を変更する。これにより、グレーティングに入射する角度θ1 、θ2 の両方、若しくはいずれか一方を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ１、λ２を変化させることができる。
ミラー６ａ又は６ｂの設置角度の変更は、グレーティング５の溝形成方向と平行な方向を回転中心軸として図１（ａ）に記載した矢印Ａのように回転させる。例えば、両ミラーの接する線６ｃを中心としてミラー６ａ又は６ｂを回転させる。
出力されたレーザ光の波長を後述する波長モニターで検出し、目標波長との誤差を計算し、ミラー６の設置角度を制御することにより、出力される波長λ１、λ２をほぼ目標波長に保持することができる。
【００１０】
また、図１において、反射ミラー６ａ，６ｂの挿入位置を同図のＢ方向に調整し、反射ミラー６ａ，６ｂの境界である線６ｃの位置が、レーザビームを２分割する位置にあるようにすることにより、同時に発振する各ビーム７，８の光エネルギーを略同等とすることができる。
また、ミラー６ａ，６ｂの反射等による光損失分や、ビーム幅ＢＷ方向において光エネルギー分布がある場合も考慮して、反射ミラー６ａ，６ｂの線６ｃに直交する方向の長さをビーム縦方向の長さより十分長くし、反射ミラー６ａ，６ｃを同図の矢印Ｂ方向に移動させることにより、同時に発振する各ビーム７，８の光エネルギーを略同等とすることができる。さらに、必要があれば上記境界線６ｃの位置を調整し、各ビーム７と８の光エネルギーの値に所定の差を持たせることも可能である。
【００１１】
図２は本発明の第２の実施例の概略構成図である。図１との構成上の相違はミラーを横に分割した点のみである。
反射ミラー９は、例えば狭帯域化モジュール内の光路中に、レーザのビームを横（前記縦と直交する方向を横と定義する）に二分割するように挿入される。
このミラー９を図２ (ａ) の上方から見ると、図２（ｂ）のように２枚の長方形のミラー９ａ，９ｂが９ｃで接している。なお、ミラー９の設置位置は、前記したようにレーザチャンバ１とグレーティング５との間であればよく、図２はビームを拡大するために用いられる複数のプリズム４の間にミラー６を挿入した構成を示している。
ミラー９ａにより反射されたビーム１０は、プリズム４を通り、グレーティング５に角度θ1 で入射する。入射したビーム１０はグレーティング５の回折効果により、波長λ1 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラーよりレーザ光として取り出される。
また、ミラー９ｂにより反射されたビーム１１は、同様にプリズム４を通り、グレーティング５に角度θ2 で入射する。入射したビーム１１はグレーティング５の回折効果により、波長λ２を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
【００１２】
前記と同様、ミラー９ａ又はミラー９ｂの両方、若しくはいずれか一方の設置角度を変更することにより、グレーティングに入射する角度θ1 、θ2 の両方、若しくはいずれか一方を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ１、λ２を変化させることができる。ミラー９ａ又は９ｂの設置角度の変更は、グレーティング５の溝形成方向と平行する方向を回転中心軸として図２（ａ）に記載した矢印Ａのように回転させる。
また、ミラー９ａ，９ｂを同図のＣ方向に調整することにより、第１の実施例と同様、同時に発振する各ビーム１０，１１の光エネルギーを略同等とすることができる。さらに、必要があれば、各ビーム１０と１１の光エネルギーの値に所定の差を持たせることも可能である。
なお、図１、図２では、ミラー６，９を２分割しているが、ミラー６，９を３枚以上に分割することで、三つ以上の波長を発生させることができることは言うまでもない。
【００１３】
図３は本発明の第３の実施例の概略構成図である。図１と本実施例との構成上の相違は反射ミラー６の役目をウェッジ基板１２に持たせる点である。  
ウェッジ基板１２は、例えば狭帯域化モジュール内の光路中に、レーザのビームを縦に二分割するように挿入される。これにより２波長発振をさせることができる。また、一波長発振させる場合、ウェッジ基板１２を光路中から離脱させる。
図３（ｂ）は縦方向へビームを分割している様子を示す斜視図である。
２分割された各ビームをそれぞれ図３ (ａ) に示すように１３，１４とする。ウェッジ基板１２を通らない、分割された一方のビーム１４は、プリズム４を通り、グレーティング５に角度θ１で入射する。入射したビーム１４はグレーティング５の回折効果により、波長λ１を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
ウェッジ基板１２を通り、分割されたもう一方のビーム１３は、同様にプリズム４を通り、グレーティング５に角度θ２で入射する。入射したビーム１３はグレーティング５の回折効果により、波長λ２を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
【００１４】
ウェッジ基板１２は、その頂角（ビーム１３と１４を分ける部分における頂角）がレーザ光路中にあり、その頂角を中心として図３ (ａ) に記載した矢印Ａのように回転してウェッジ基板１２の設置角度を変更することにより、グレーティング５に入射する角度θ2 を変化させることができ、それに伴い出力される波長λ2 を変化させることができる。
出力されたレーザ光の波長を後述する波長モニターで検出し、目標波長との誤差を計算し、ウェッジ基板６の設置角度を制御することにより、出力される波長のうちλ２をほぼ目標波長に保持することができる。また、紫外線透過率の高い材料（フッ化カルシウム等）を使って薄く作るウェッジ基板１２による損失は非常に少ない。
【００１５】
さらに、ウェッジ基板１２のレーザビーム内へ挿入する距離を図３ (ｂ) のＢＤｄ、レーザビーム幅をＢＷとし、ＢＷ＝２×ＢＤｄとすることにより同時に発振する各ビーム１３，１４の光エネルギーを略同等とすることができる。
ＢＤｄの値は、ウェッジ基板１２を図３ (ａ) の矢印Ｄ方向（レーザビーム幅方向）へ移動することで調整する。
ウェッジ基板１２の反射及び吸収による光損失分も考慮して各ビーム１３と１４の光エネルギーを略同等とするためにＢＤｄをＢＷ／２よりも若干だけ大きくしてもよい。また、図３ (ｂ) に示すビーム幅ＢＷ方向において光エネルギー分布がある場合にも前記ＢＤｄの値を調整して各ビーム１３，１４の光エネルギーを略同等とすることもできる。必要があればＢＤｄの値を調整することにより各ビーム１３と１４の光エネルギーの値に所定の差を持たせることも可能である。
【００１６】
図４は本発明の第４の実施例の概略構成図である。図３との構成上の相違はウェッジ基板の配置のみである。
ウェッジ基板１５は狭帯域化モジュール内の光路中に、レーザのビームを横（前記縦と直交する方向を横と定義する）に二分割するように挿入される。図４ (ｂ) は横方向へビームを分割している様子を示す斜視図である。
ウェッジ基板１５を通らない、分割された一方のビーム１７は、プリズム４を通り、グレーティング５に角度θ1 で入射する。入射したビーム１７はグレーティング５の回折効果により、波長λ1 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。ウェッジ基板１５を通り、分割されたもう一方のビーム１６は、同様にプリズム４を通り、グレーティング５に角度θ2 で入射する。入射したビーム１６はグレーティング５の回折効果により、波長λ2 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
【００１７】
電極２の放電方向に平行な方向（グレーティング５の溝形成方向）を回転中心軸として図４ (ａ) の矢印Ａに沿ってウェッジ基板１５の設置角度を変更することにより、グレーティング５に入射する角度θ2 を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ2 を変化させることができる。
各ビーム１７と１６の光エネルギー強度を同じにしたり、所定の差を持たせたりすることは、図４ (ｂ) の矢印Ｅ方向へウェッジ基板１５を動かすことで図３の説明と同様に行うことができる。
なお、第１、第２の実施例と同様、複数のウェッジ基板１５を挿入することで、二つ以上の波長を発生させることができるのは言うまでもない。
【００１８】
図５は本発明の第５実施例の概略構成図である。
図５と前述の図との構成上の相違は、ウェッジ基板も狭帯域モジュール内ミラーも持たず、それらの役割をグレーティング１８に持たせた点である。本実施例のグレーティング５は、溝形成方向と直交する方向のほぼ中央で回折面が所定の角度を持って接する２つのグレーティング１８ａと１８ｂとから成る。両グレーティング１８ａ，１８ｂはほぼ同じ特性の物を用い、且つ両グレーティング１８ａ，１８ｂの回折面の溝が互いに平行になるように配置される。
プリズム４を透過したビーム１９は、グレーティング１８ａに角度θ１で入射する。入射したビーム１９はグレーティング１８ａの回折効果により、波長λ１を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
【００１９】
同様にプリズム４を透過したビーム２０は、グレーティング１８ｂに角度θ2 で入射する。入射したビーム２０はグレーティング１８ｂの回折効果により、波長λ2 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
グレーティング1 ８ａ、グレーティング１８ｂの設置角度を調整することによりグレーティング1 ８ａ、グレーティング１８ｂに入射する角度θ1 、θ2 を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ１、λ２を変化させることができる。つまりグレーティング１８ａと１８ｂの設置角度はそれぞれ独立に調整可能であり、グレーティング１８ａと１８ｂの設置角度を等しくすることによりλ1 ＝λ2 とする（１波長発振）ことができる。
なお、両グレーティング１８ａ，１８ｂの接する部分に隙間が生じないことが望ましく、そのためには両グレーティングの設置角度変更は、両グレーティングの接する部分（グレーティングの溝方向と平行）を回転中心軸としてグレーティングを図の矢印Ａ方向へ回す必要がある。
【００２０】
また、本発明の第６の実施例として、図６のようにグレーティングを横に分割しても図２，４の実施例と同様の効果が得られる。
本実施例のグレーティング２１は、溝形成方向と平行する方向のほぼ中央で、溝形成方向に直交する方向に分割した２つのグレーティング２１ａと２１ｂとから成る。両グレーティング２１ａ，２１ｂはほぼ同じ特性の物を用い、且つ両グレーティング２１ａ，２１ｂの回折面の溝が互いに平行になるように配置される。
前記と同様、グレーティング２１ａ又はグレーティング２１ｂの両方、若しくはいずれか一方の設置角度を変更することにより、グレーティングに入射する角度θ1 、θ2 の両方、若しくはいずれか一方を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ１、λ２を変化させることができる。グレーティング２１ａ又はグレーティング２１ｂの設置角度の変更は、グレーティング２１ａ，２１ｂの溝形成方向と平行する方向を回転中心軸として図６（ａ）に記載した矢印Ａのように回転させる。
【００２１】
図７は本発明の第７実施例の概略構成図である。図７に示した実施例と前述の実施例との構成上の相違は、前記ウェッジ基板等の役割を出力ミラー２４に持たせた点である。
出力ミラー２４は２枚のミラー２４ａと２４ｂを２４ｃにて所定角度を持って接するように配置されている。そのミラー２４を主電極の放電方向と平行な方向から見ると、図７ (ａ) のように、放電方向と接線２４ｃは平行である。図７ (ａ) の右側から見ると、図７（ｂ）のように２枚の長方形のミラーが接線２４ｃで接している様子がわかる。
ミラー２４ａの光入射透過面とミラー２４ｂの光入射透過面が平行ではない場合、各ミラー２４で反射してレーザチャンバ１内部へ戻る光の進行方向は互いに平行ではない。プリズム４を透過したビーム２５は、グレーティング５に角度θ1 で入射する。入射したビームはグレーティング５の回折効果により、波長λ1 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー２４ａよりレーザ光として取り出される。
【００２２】
同様にプリズム４を透過したビーム２６は、グレーティングに角度θ2 で入射する。入射したビームはグレーティングの回折効果により、波長λ2 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー２４ｂよりレーザ光として取り出される。
出力ミラー２４ａ、出力ミラー２４ｂの設置角度を調整することによりグレーティングに入射する角度θ1 、θ2 を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ1 、λ2 を変化させることができる。出力ミラーの設置角度変更は、電極２の放電方向と平行な方向（例えば両ミラーの接線２４ｃ）を中心として図の矢印Ａ方向へミラーを回すことを意味する。
出力ミラー２４ａ、出力ミラー２４ｂより出射されるビームは、出射角が異なるが、図示しないビーム結合光学系を用いてビームを結合させれば良い。なお、一波長発振をさせる場合には、上記出力ミラー２４ａ，２４ｂの設置角度を等しくすればよい。
【００２３】
また、本発明の第８の実施例として、図８のように出力ミラー２７を横に分割し、分割された２枚のミラー２７ａと２７ｂを２７ｃにて所定角度を持って接するように配置することで、図７の実施例等と同様の効果が得られる。
出力ミラー２７ａ、出力ミラー２７ｂの設置角度を調整することによりグレーティングに入射する角度θ1 、θ2 を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ１、λ２を変化させることができる。出力ミラーの設置角度変更は、電極２の放電方向と平行な方向（例えば両ミラーの接線２４ｃ）を中心として図の矢印Ａ方向へミラーを回すことを意味する。
出力ミラー２４ａ、出力ミラー２４ｂより出射されるビームは、出射角が異なるが、図示しないビーム結合光学系を用いてビームを結合させれば良い。
【００２４】
図９は本発明の第９の実施例の概略構成図である。図９に示した実施例と前述の実施例との構成上の相違は、ウェッジ基板等の役割をプリズムビームエキスパンダに持たせた点である。
ビームを拡大するために用いられる複数のプリズム３０の内の一つが横に分割されている。一方のプリズム３０ａを通過したビーム３１は、グレーティング５に角度θ１で入射する。入射したビーム３１はグレーティング５の回折効果により、波長λ１を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１へ戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
他方のプリズム３０ｂを通過したビーム３２は、グレーティング５に角度θ2 で入射する。入射したビーム３２はグレーティング５の回折効果により、波長λ2 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバへ戻され、出力ミラーよりレーザ光として取り出される。プリズム３０ａ，３０ｂの設置角度を変更することにより、グレーティング５に入射する角度θ1 、θ2 を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ1 、λ2 を変化させることができる。プリズム３０ａ又はプリズム３０ｂの設置角度の変更は、グレーティング５の溝形成方向と平行な方向を回転中心軸として図９（ａ）に記載した矢印Ａのように回転させる。なお、前記と同様、一波長発振させる場合には、プリズム３０ａ、プリズム３０ｂの設置角度を等しくすればよい。
【００２５】
また、本発明の第１０の実施例として、図１０のようにビームを拡大するために用いられる複数のプリズム３３の一つを縦に分割し、分割された２つのプリズム３３ａ，３３ｂを所定角度を持って接するように配置することで、図９の実施例等と同様の効果が得られる。
プリズム３３ａ，３３ｂの設置角度を変更することにより、グレーティング５に入射する角度θ1 、θ2 を変化させることができ、それに伴い、出力される波長λ1 、λ2 を変化させることができる。プリズム３３ａ又はプリズム３３ｂの設置角度の変更は、グレーティング５の溝形成方向と平行な方向を回転中心軸として図１０（ａ）に記載した矢印Ａのように回転させる。
なお、上記第５〜第１０の実施例においても、グレーティング、出力ミラー、プリズムを３以上に分割することで、三つ以上の波長を発生させることができることは言うまでもない。
【００２６】
図１１は本発明の第１１の実施例の概略図である。
本実施例ではグレーティング５に反射波面を制御する反射波面制御機構５６が設置されている。
反射波面制御機構５６は、２波長発振させる場合、グレーティング５の溝形成方向と直交する方向のほぼ中央でグレーティング５をその裏面側から押圧して、又は引いてレーザのビームが縦に二分割されるようにグレーティング５を変形させる。
反射波面制御機構５６により上記のようにグレーティング５の反射波面を変更することにより、前記第５の実施例と同様、回折光が５７、５８に分割され、二つの波長λ1 、λ2 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１に戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。
また、グレーティング５の反射波面制御量を調整することにより、出力される波長λ1 、λ2 を変化させることもできる。
【００２７】
図１２は本発明の第１２の実施例の概略図である。
図１２に示した実施例と図１１に示した実施例との構成上の相違は、反射波面制御機構６６を反射ミラー６に持たせた点である。反射波面制御機構６６は、反射ミラー６をその裏面側から押圧して、レーザのビームが縦に二分割されるように反射ミラー６を変形させる。
反射波面制御機構６６を用いて反射ミラー６の反射波面を変更することにより、前記第１の実施例と同様に、グレーティングに入射する光が６７、６８に分割され、二つの波長λ1 、λ2 を中心に狭帯域化された光として狭帯域化モジュールを通り、チャンバ１に戻され、出力ミラー３よりレーザ光として取り出される。反射ミラー３の反射波面制御量を調整することにより、出力される波長λ1 、λ2 を変化させることができる。
【００２８】
次に、上記実施例に示した本発明のエキシマレーザ光源における波長制御とパルス光エネルギーの制御について説明する。
なお、以下では前記第１の実施例で説明した反射ミラー６ａ，６ｂの設置角度を制御する系、および、と第３の実施例で説明したウェッジ基板１２の回転とビーム内挿入距離を制御する系について説明するが、その他の実施例にも同様に適用することができる。
図１３は、図１ (ａ) ， (ｂ) の実施例における反射ミラー６ａ，６ｂの設置角度と、反射ミラー６ａ，６ｂのＢ方向の挿入位置を調整し、波長を制御する制御系の概略図である。
図１ (ａ) と同一構成部分には同じ番号を付してある。なお、２波長同時発振か否かにかかわらず狭帯域エキシマレーザの発振中心波長制御系が必要であり、この制御は例えば前記特許文献４に記載される技術を適用することにより実現することができるが、その他の周知な技術を用いてもよい。
【００２９】
図１３において、出力ミラー３を透過して出力されるレーザ光の一部がモニターモジュール４０内へ導かれ、各ビーム８と７の発振中心波長λ１、λ２と、それぞれのパルス光のエネルギーＥ１，Ｅ２が計測される（発振中心波長とパルス光のエネルギーの計測について後述する）。
ここで、図１３の制御系では、下記３パターンの波長制御装置のいずれも選択可能である。
（１）プリズム４が固定であり、可動反射ミラー６ａ、６ｂによって波長λ１とλ２を制御する
（２）反射ミラー６ｂを固定にして可動反射ミラー６ａとプリズム４とによって波長λ１とλ２を制御する
（３）反射ミラー６ａを固定にして可動反射ミラー６ｂとプリズム４とによって波長λ１とλ２を制御する。
【００３０】
まず、上記パターン（１）について説明する。
コントローラ４１は、ビーム７と８の各発振中心波長目標値λ１ｔとλ２ｔ、各パルス光エネルギー目標値Ｅ１ｔ, Ｅ２ｔを記憶している。これらのパラメータは図示していない露光機からレーザコントローラ４１へ送信されてくる。前記モニターモジュール４０は、ビーム７と８の各発振中心波長計測値λ１ｄとλ２ｄ、各パルス光エネルギー計測値Ｅ１ｄ, Ｅ２ｄの各値をコントローラ４１へ送信する。
コントローラ４１はλ１ｔ−λ１ｄ、λ２ｔ−λ２ｄの各値を計算し、それらの計算値が所定の許容範囲内に収まるようにドライバ４２ａ，４３ａへ制御信号を送信する。なお、計測値を例えば上記λ１ｄのように”ｄ”を付して表記し、目標値を例えば上記λ１ｔのように”ｔ”を付して表記する。
ドライバ４２ａ，４３ａはそれぞれ回転角制御用アクチュエータ４２ｂ，４３ｂへ角度制御信号を与える。回転角制御用アクチュエータ４２ｂは反射ミラー６ｂの回転角を制御し、λ１ｔ−λ１ｄがゼロに近づくように制御する。回転角制御用アクチュエータ４３ｂは反射ミラー６ａの回転角を制御し、λ２ｔ−λ２ｄがゼロに近づくようにする。各反射ミラーの回転中心軸については前記した通りである。
【００３１】
また、前記したパルスエネルギー目標値と計測値を使ってコントローラ４１はＥ１ｔ＋Ｅ２ｔ、Ｅ１ｄ＋Ｅ２ｄ、 (Ｅ１ｔ＋Ｅ２ｔ) − (Ｅ１ｄ＋Ｅ２ｄ) の各値を計算し、その (Ｅ１ｔ＋Ｅ２ｔ) − (Ｅ１ｄ＋Ｅ２ｄ) が所定の許容範囲内に収まるように図示していない電源制御装置へ制御信号を送信する。
その電源制御装置は電極２へ与えるパルス電圧レベルを調整して、出力されるパルスレーザ光エネルギーが目標値に近づくように制御する。
この制御が済んだ後のＥ１ｄ、Ｅ２ｄの値を検出してその値をドライバ４４ａへ送信し、アクチュエータ４４ｂはその差Ｅ１ｄ−Ｅ２ｄが所定目標値となるように反射ミラー６ａ，６ｂの境界６ｃのＢ方向の位置を制御する。例えば各ビーム７，８のパルス光エネルギー値を等しくする必要があれば、前記差Ｅ１ｄ−Ｅ２ｄをゼロに近づけるように、境界６ｃのＢ方向の位置を調整する。
【００３２】
上記パターン（２）、（３）を使う波長制御は、以下のようにプリズム４のいずれかを回転制御して波長制御を行う。なお、以下では、パターン（２）について説明するが、パターン（３）についても同様に制御することができる。
コントローラ４１は、前記したように、各発振中心波長目標値λ１ｔとλ２ｔ、各パルス光エネルギー目標値Ｅ１ｔ, Ｅ２ｔを記憶している。これらのパラメータλ１ｔとλ２ｔ、エネルギー目標値Ｅｔ (＝Ｅ１ｔ＋Ｅ２ｔ) は図示していない露光機からレーザコントローラ４１へ送信されてくる。
前記モニターモジュール４０は、実際にレーザ発振した際の各発振中心波長検出値λ１ｄとλ１ｄ、各パルス光エネルギー検出値Ｅ１ｄ, Ｅ２ｄの各値をコントローラ４１へ送信する。コントローラ４１はλ２ｔ−λ２ｄの値を計算し、この計算値が所定の許容範囲内に収まるようにドライバ４３ａへ制御信号を送信し、回転角制御用アクチュエータ４３ｂによりミラー６ａの設置角度を変える。
また、ミラー６ｂが固定されているため、λ２は影響をうけないため前記特許文献４に記載された周知の波長制御によって発振中心波長を制御する。
例えば図１３の場合は、ドライバ４５ａを介して回転角制御用アクチュエータ４５ｂによりプリズム４のいずれかを回転制御することによってλ１ｔ−λ１ｄがゼロに近づくようにする。
プリズム４を回転した場合はその回転に伴ってλ２ｄの値も変化するため、プリズム回転終了後に改めてλ２ｄの値（これをλ２ｄｎとする）を計測してλ２ｔ−λ２ｄｎを計算する。ドライバ４３ａを介して回転角制御用アクチュエータ４３ｂによりλ２ｔ−λ２ｄｎの値がゼロに近づくようにミラー６ａの設置角度を制御する。なお、パルスエネルギーの制御については、前記パターン（１）と同様である。
【００３３】
露光機から送信されてくるデータとしては各発振中心波長目標値λ１ｔとλ２ｔの代わりに、λｔｃ＝ (λ１ｔ＋λ２ｔ) ／２と、Δλ (＝λ２ｔ−λｔｃ＝λｔｃ−λ１ｔ )でもよい。λｔｃは２つの目標中心波長の中央値である。この場合の波長制御についてλ２ｔ２＞λ１ｔの場合を例にして、上記パターン（１）の場合について説明する。
前記モニターモジュール４０は、実際にレーザ発振した際の各発振中心波長検出値λ１ｄとλ２ｄ、各パルス光エネルギー検出値Ｅ１ｄ, Ｅ２ｄの各値をコントローラ４１へ送信する。コントローラ４１はλｔｃ−λ１ｄ、λ２ｄ−λｔｃの各値を計算し、それらの計算値とΔλの差が所定の許容範囲内に収まるようにドライバ４２，４３へ制御信号を送信する。
【００３４】
上記λｔｃ−λ１ｄ、λ２ｄ−λｔｃおよびＥ１ｄ−Ｅ２ｄの制御は、誤差が所定の範囲内に入るまで、繰り返し行なわれる。以下、上記２波長発振における２波長間隔と２波長エネルギー差を調整する処理を図１４のフローチャートにより説明する。
まず、２波長ピーク間隔Δλ（＝λｔｃ−λ１ｄ、λ２ｄ−λｔｃ）を計測するともに、２波長エネルギー差（＝Ｅ１ｄ−Ｅ２ｄ）を計測する（ステップＳ１）。
ついで、２波長ピーク間隔Δλが間隔目標ΔλＴに入っているかを判定する（ステップＳ２）。２波長ピーク間隔Δλが間隔目標ΔλＴに入っていない場合には、前記したように反射ミラー６ａおよび６ｂの設置角度を調整して、ステップＳ１に戻る。
上記処理を繰り返し、２波長ピーク間隔Δλが間隔目標ΔλＴに入ると、２波長エネルギー差が目標地間差ｄＥｔｏ内に入っているかを判定する（ステップＳ３）。２波長エネルギー差が目標地間差ｄＥｔｏ内に入っていない場合には、前記したように反射ミラー６ａおよび６ｂのＢ方向の位置を調整し、ステップＳ１に戻る。
上記処理を繰り返し、２波長ピーク間隔Δλが間隔目標ΔλＴに入り、また、２波長エネルギー差が目標地間差ｄＥｔｏ内に入ると処理を終了する。
【００３５】
図１５は、前記図３ (ａ) ， (ｂ) の実施例におけるウェッジ角度とウェッジ挿入量を制御する系の概略図である。図３ (ａ) と同一構成部には同じ番号を付してある。
図１５において、出力ミラー３を透過して出力されるレーザ光の一部がモニターモジュール４０内へ導かれ、その内部の検出器によって各ビーム１４と１３の発振中心波長λ１とλ２及びそれぞれのパルス光のエネルギーＥ１，Ｅ２が計測される。
コントローラ４１は、前記したように各発振中心波長目標値λ１ｔとλ２ｔ、各パルス光エネルギー目標値Ｅ１ｔ, Ｅ２ｔを記憶している。これらのパラメータλ１ｔとλ２ｔ、エネルギー目標値Ｅｔ (＝Ｅ１ｔ＋Ｅ２ｔ) は図示していない露光機からレーザコントローラ４１へ送信されてくる。
前記モニターモジュール４０は、実際にレーザ発振した際の各発振中心波長検出値λ１ｄとλ２ｄ、各パルス光エネルギー検出値Ｅ１ｄ, Ｅ２ｄの各値をコントローラ４１へ送信する。コントローラ４１はλ１ｔ−λ１ｄ、λ２ｔ−λ２ｄの各値を計算し、それらの計算値が所定の許容範囲内に収まるように制御する。
まず、ドライバ４６ａへ制御信号を送信し、回転角制御用アクチュエータ４６ｂによりウェッジ基板１２の回転角を調整しλ２ｄを制御する。ここで、λ１はウェッジ基板１２の影響を受けないため、前記したように特許文献４に記載された周知の波長制御によって発振中心波長を制御する。
例えば図１５の場合は、ドライバ４５ａを介して回転角制御用アクチュエータ４５ｂによりプリズム４のいずれかを回転制御することによってλ１ｔ−λ１ｄがゼロに近づくようにする。プリズム回転中心軸方向は、グレーティング５の溝形成方向と平行な方向である。
【００３６】
プリズム４を回転した場合はその回転に伴ってλ２ｄの値も変化するため、プリズム回転終了後に改めてλ２ｄの値 (これをλ２ｄｎとする）を計測してλ２ｔ−λ２ｄｎを計算する。ドライバ４９はλ２ｔ−λ２ｄｎの値がゼロに近づくようにウェッジ基板１２を回転制御する。
なお、λ１とλ２の波長制御を同時に行うことも可能である。同時に制御するためには、λ１ｄとλ２ｄを計測しながらプリズム４とウェッジ基板１２を回転制御してそれぞれが目標値λ１ｔとλ２ｔになる状態を探すことになる。
また、前記したパルスエネルギー目標値と計測値を使ってコントローラ４１はＥ１ｔ＋Ｅ２ｔ、Ｅ１ｄ＋Ｅ２ｄ、 (Ｅ１ｔ＋Ｅ２ｔ) − (Ｅ１ｄ＋Ｅ２ｄ) の各値を計算し、その (Ｅ１ｔ＋Ｅ２ｔ) − (Ｅ１ｄ＋Ｅ２ｄ) が所定の許容範囲内に収まるように図示していない電源制御装置へ制御信号を送信する。その電源制御装置は電極２へ与えるパルス電圧レベルを調整して、出力されるパルスレーザ光エネルギーが目標値に近づくように制御する。
この制御が済んだ後のＥ１ｄ、Ｅ２ｄの値を検出してその値をドライバ４７ａへ送信し、その差Ｅ１ｄ−Ｅ２ｄが所定目標値となるように、アクチュエータ４７ｂを制御して、図３（ｂ）のＢＤｄの値、すなわちウェッジ基板１２を光ビーム内へ挿入する距離を制御する。例えば各ビーム１３，１４のパルス光エネルギー値を等しくする必要があれば、前記差Ｅ１ｄ−Ｅ２ｄをゼロに近づけるように、図３の説明で述べた通りＢＤｄの値を調整する。
なお、露光機から送信されてくるデータが、λｔｃ＝ (λ１ｔ＋λ２ｔ) ／２と、Δλ (＝λ２ｔ−λｔｃ＝λｔｃ−λ１ｔ )の場合も、前記反射ミラーを用いる場合で説明したのと同様に制御することができる。
【００３７】
次に、上記モニターモジュール４０による波長検出とパルスエネルギーの検出について説明する。
図１６は上記モニターモジュールの構成例を示す図である。
モニターモジュール４０は、出力モニター１０１と波長モニター１１１から構成される。
出力モニター１０１は、ビームスプリッタ１０２によりサンプルされたレーザ光を、さらにサンプルするビームスプリッタ１０３と、ビームスプリッタ１０３によりサンプルされたレーザ光のパルスエネルギーを測定する出力エネルギー測定手段１０４から構成され、出力エネルギー測定手段１０４により測定されたレーザ光のパルスエネルギーはコントローラ４１に送られる。コントローラ４１は、出力モニター１０１の出力により、レーザの出力パルスエネルギーが所定の値になるように制御する。
また、上記ビームスプリッタ１０３の出力は波長モニター１１１に導入される。
波長モニター１１１は、コースエタロン１１３、レンズ１１４、第１のラインセンサ１１５から構成される波長検出範囲幅の広い第１の検出系と、ファインエタロン１１６、レンズ１１７、第２のラインセンサ１１８から構成される波長検出範囲幅は狭いが検出精度の高い第２の検出系と、基準となる所定の波長の光を放射する基準光源１１９とを有する。
【００３８】
図１６において、ビームスプリッタ１２０で上記基準光源１１９の出力光と合成され、一部が拡散板１１２を介して上記コースエタロン１１３に入射する。
コースエタロン１１３に入射した光により、レンズ１１４の焦点面上にフリンジパターンが発生し、このフリンジパターンは第１のラインセンサ１１５により検出される。
また、ビームスプリッタ１２０の出力光は、拡散板１１２を介して、ファインエタロン１１６に入射する。
ファインエタロン１１６に入射した光によりレンズ１１７の焦点面上にフリンジパターンが発生し、このフリンジパターンは第２のラインセンサ１１８により検出される。
上記第１、第２のラインセンサ１１５、１１８により検出されたフリンジパターンは、コントローラ４１に送られる。
コントローラ４１においては、前記した特許文献５に記載される通り、コース波長（λｃ）とファイン波長（λｆ）を、次の（１）（２）式により求め、λｃとλｆを比較することによって、絶対波長を求める。
【００３９】
λｃ＝ＦＳＲｃ／Ｃｃ・（（ｒｃＳｔ）2 −（ｒｃｅｘ）2 ）＋λｃ０…（１）
λｆ＝ＦＳＲｆ／Ｃｃ・（（ｒｆＳｔ）2 −（ｒｆｅｘ）2 ）＋λｆ０…（２）
ここで、
ＦＳＲｃ  ：コースエタロンのフリースペクトルレンジ
ＦＳＲｆ  ：ファインエタロンのフリースペクトルレンジ
Ｃｃ      ：コースエタロンの定数
Ｃｆ      ：ファインエタロンの定数
ｒｃＳｔ  ：コースエタロンにおける基準光の干渉縞の半径
ｒｆＳｔ  ：ファインエタロンにおける基準光の干渉縞の半径
ｒｃｅｘ  ：コースエタロンにおける被検出光の干渉縞の半径
ｒｆｅｘ  ：ファインエタロンにおける被検出光の干渉縞の半径
λｃ０    ：コースエタロンにおいて、基準光と被検出光の干渉縞が一致したときの被検出光の波長
λｆ０    ：ファインエタロンにおいて、基準光と被検出光の干渉縞が一致したときの被検出光の波長
【００４０】
コントローラ４１は、まず、ラインセンサ１１８上のフリンジのピーク数を検出する。  次にラインセンサ上のピーク数を判定し、ピーク数がｎの場合（１ピーク発振の場合）は、上記特許文献５記載の技術を利用して、ラインセンサ上のフリンジの内径（Ｄｉ）と外径（Ｄｏ）より、次式により干渉縞の半径を求め、前記した（１）（２）式により中心波長を決定する。
ｒ＝（Ｄｏ＋Ｄｉ）／４…（３）
ここで、図１７（ａ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対のピークの各内側部分間の距離がＤｉ、各外側部分間の距離がＤｏである。なお、図１７（ａ）では、ピークの異なる高さでＤｉとＤｏを求めているが、これは作図上の便宜のためであって、実際は同じ高さ（例えば頂点の半分の高さ）においてＤｉとＤｏとを求める。次に説明する図６（ｂ）のＤｉ１、Ｄｉ２、Ｄｏ１、Ｄｏ２も同様にして求める。    
【００４１】
また、ピーク数が２ｎの場合（２ピーク発振の場合）は、まず、以下の式を用いて干渉縞の半径を求め、前記した（１）（２）式により中心波長λｃを決定する。なお、中心波長λｃとは２つのピークそれぞれの中心波長ではなく、それらの間の波長（図１７（ｂ）の２つのピーク間のディップ近傍の波長）である。以下では１ピーク発振における中心波長と区別するためピーク間中心波長と呼ぶ。
ｒ＝（Ｄｏ２＋Ｄｉ１）／４…（４）
ここで、図１７（ｂ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対の２つピークの内の各内側のピークの内側部分間の距離がＤｉ１、各外側のピークの各外側部分間の距離がＤｏ２である。
次に、以下の式を用いて干渉縞の半径を求めて短波長側の波長λｃｓを計算し、上記ピーク間中心波長λｃとの比較によりピークの間隔を計算する。
ｒ＝（Ｄｏ１＋Ｄｉ１）／４…（５）
ここで、図１７（ｂ）に示すように、フリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた一対の２つピークの内の各内側のピークの内側部分間の距離がＤｉ１、各内側のピークの各外側部分間の距離がＤｏ１である。
以上のようにして、ピーク数がｎの場合の中心波長、ピーク数が２ｎの場合のピーク間中心波長およびピーク間隔が計算されたら、コントローラ４１は、前記したように、中心波長、ピーク間隔を制御する。
【００４２】
以上のように、本実施例では、２ピーク発振の場合、中心波長を決定し、中心波長を制御する方式をとっている。これについて、さらに具体的に説明する。
ピーク数が１の場合はモニターモジュール内の分光素子（エタロン）のＦＳＲ（フリースペクトルレンジ）で決まる間隔毎にピークが観測される。前記図１７（ａ）ではそれらのピークが現れている。
ピーク数が２×ｎになり、各ピークの中心波長の差が小さいときは図１７（ｂ）に示すように２つのピークを持つフリンジが、エタロンのＦＳＲで決まる間隔毎に現れる。２つのピークのうち、フリンジ中心に近い方が長波長の光、遠い方が短波長の光である。
ピーク数がｎか２×ｎかの識別は、ラインセンサ上のピーク数のカウントによる。ピーク数がｎの場合は、前記した特許文献２に記載の通り、前記（３）式により干渉縞の半径を求め、中心波長を求める。
【００４３】
また、ピーク数が２×ｎの場合のピーク間中心波長を前記（４）式により干渉縞の半径を求め、ピーク間中心波長を決定する。
これはフリンジパターンの中心から同じ距離だけ離れた位置にあり、２つのピークを持つ一対のフリンジに注目し、外側ピークの外側部分間の距離Ｄｏ２と、内側ピークの内側部分間の距離Ｄｉ１とを利用している。
つまり、前記したようにピーク間中心波長とは２つのピークそれぞれの中心波長ではなく、それらの間の波長である（例えば図１７（ｂ）の２つのピーク間のディップ近傍の波長）。
２ピークの場合の中心波長をこのように定義する意味は、２波長λ１とλ２（λ１＞λ２）で発振する必要がある場合、前記したように露光機からレーザ発振器へ送信されてくる波長の指令信号は典型的には次の式で示されるλｃとｄλの値であるためである。
λｃ＝（λ１＋λ２）／２
ｄλ＝λｃ−λ２＝λ１−λｃ
【００４４】
次に、パルスエネルギーの検出について説明する。
前記図１６に示した出力モニター１０１により測定される値は、２波長発振においては、２波長λ１とλ２の合成エネルギーＥである。
しかし、２波長発振においては２つのピークの各光エネルギー又はピーク値を互いに等しくしたり、所定の差を持たせたりする場合がある。そのため、各ピークの光エネルギー又はピーク値を計測する必要がある。光エネルギーはフリンジの面積、ピーク値はフリンジの頂点の高さである。
以下、上記光エネルギーやピーク値を求める方法を説明する。
図１８は、前記波長モニター１１１に設けられたラインセンサにより観測されるフリンジパターンを示す図である。
ラインセンサは例えば微少な多数のＣＣＤ受光素子が直線状に整列した構成を持っている。ラインセンサへ入射した光は各ＣＣＤ受光素子によって検出されるため、受光信号は図１８の多数の縦線に示すように、ＣＣＤ受光素子毎の離散的な受光光量信号となって出力される。各ＣＣＤ受光素子の出力を所定範囲内で加算した値がその範囲内の光エネルギーである。また、ＣＣＤ受光素子の出力信号を比較して最も高レベルの信号がピーク値である。
【００４５】
２波長発振において、２つのピークの各光エネルギーを求めるときは、前記（３）式と同様の以下の式により干渉縞の半径ｒ１，ｒ２を求め、前記したように各ピークの中心波長λ１，λ２を計算する。
ｒ１＝（Ｄｏ１2 ＋Ｄｉ１2 ）／４
ｒ２＝（Ｄｏ２2 ＋Ｄｉ２2 ）／４
コントローラ１５は、上記のようにλ１，λ２を計算し、中心波長λ１を中心とする所定範囲内のＣＣＤ受光素子の受光信号を加算した値をＥ１、λ２を中心とする所定範囲内のＣＣＤ受光素子の受光信号を加算した値をＥ２とし、Ｅ１とＥ２を比較してそれらの大きさが所望の関係になるように制御する。
【００４６】
以上では、２波長同時発振における波長制御、出力エネルギーの制御について述べたが、本発明を用いることで一波長発振におけるスペクトル線幅の制御をすることもできる。  レーザ装置寿命初期は狭帯域化モジュールの特性により、各波長の光のスペクトル線幅が狭く出力され、レーザ装置寿命末期にはスペクトル線幅が広く出力される。
そこで、図１３、図１５に示した制御系を有する前記第１〜第１２の実施例で示したレーザ光源において、発振される二つの波長λ1 とλ2 の差をレーザ装置寿命末期より寿命初期に大きく設定する。これにより、レーザ装置の寿命期間に渡り、二つの波長の合成スペクトル純度を略一定に保持することができる。
以下、上記スペクトル線幅の制御について具体的に説明する。
前記したλ１とλ２の関係をλ１＝λ２とした場合のスペクトル幅をΔλ１２、λ１≠λ２とした場合のスペクトル幅をそれぞれΔλ１、Δλ２とし、レーザ寿命初期は添え字ｎで表し、レーザ寿命末期を添え字ｏで表すと、以下の関係がある。
Δλ１２ｎ＜Δλ１２ｏ
Δλ１ｎ＜Δλ１ｏ
Δλ２ｎ＜Δλ２ｏ
スペクトル幅の目標値Δλｔとの関係を以下のように調整する。
〔Δλ１ｎとΔλ２ｎの合成スペクトル〕≒Δλ１２ｏ≒Δλｔ…（５）
又は
〔Δλ１ｎとΔλ２ｎの合成スペクトル〕≒〔Δλ１ｏとΔλ２ｏの合成スペクトル〕≒Δλｔ…（６）
（６）式の関係を使う場合は、λ１ｎ−λ２ｎ＞λ１ｏ−λ２ｏとする。
【００４７】
図１９は上記処理を示すフローチャートである。
まず、２波長ピーク間隔（ｄλ）を計測する（ステップＳ１）。ついで、２波長ピーク間隔（ｄλ）が所定の許容誤差ｄλＪ内であるかを判定する（ステップＳ２）。
２波長ピーク間隔（ｄλ）が所定の許容誤差ｄλＪ内でなければ、前記したようにミラーの設置角度を調整したり、ウェッジ基板を回転制御し、２波長のピーク間隔を調整し（ステップＳ３）、ステップＳ１に戻る。
以上の処理を２波長ピーク間隔ｄλが許容誤差ｄλＪ内に入るまで繰り返す。これにより、スペクトル線幅を所望の値に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施例の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施例の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第８の実施例の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第９の実施例の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１０の実施例の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の第１１の実施例の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第１２の実施例の概略構成を示す図である。
【図１３】図１の実施例における波長制御、光エネルギー制御系の構成例を示す図である。
【図１４】２波長間隔と２波長エネルギー差を調整する処理を示すフローチャートである。
【図１５】図３の実施例における波長制御、光エネルギー制御系の構成例を示す図である。
【図１６】モニターモジュールの構成例を示す図である。
【図１７】１ピーク発振と２ピーク発振におけるフリンジ内径と外径を説明する図である。
【図１８】ラインセンサにより観測されるフリンジパターンを示す図である。
【図１９】一波長発振におけるスペクトル線幅の制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１              レーザチャンバ
２              主放電電極
３              出力ミラー
４              プリズムビームエキスパンダ（プリズム）
５              グレーティング
６ａ，６ｂ      反射ミラー
９ａ，９ｂ      反射ミラー
１２，１５      ウェッジ基板
１８ａ，１８ｂ  グレーティング
２１ａ，２１ｂ  グレーティング
２４ａ，２４ｂ  出力ミラー
３０ａ，３０ｂ  プリズム
３３ａ，３３ｂ  プリズム
４０            モニターモジュール
４１            コントローラ
５６，６６      反射波面制御機構
１０１          出力モニター
１１１          波長モニター
１０２，１０３  ビームスプリッタ
１０４          出力エネルギー測定手段
１１２          拡散板
１１３          コースエタロン
１１４，１１７  レンズ
１１５，１１８  ラインセンサ
１１６          ファインエタロン
１１９          基準光源
１２０          ビームスプリッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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